TCP/IP – wie Daten wirklich reisen 📦
Jeder Klick im Web schickt tausende kleine Pakete los, die sich unabhängig ihren Weg suchen. In diesem Deep-Dive lernst du: das OSI-Schichtenmodell, was in einem Paket-Header steht, wie der TCP-Handshake funktioniert, und warum dein Game UDP statt TCP benutzt.
01Das Schichten-Modell – Lego für Netzwerke
Networking ist in Schichten aufgebaut. Jede Schicht hat einen Job, und sie wissen nichts voneinander.
Es gibt zwei Modelle, die im Wesentlichen das gleiche beschreiben: das OSI-Modell (7 Schichten, theoretisch) und das TCP/IP-Modell (4-5 Schichten, praktisch). Wir benutzen die praktische Version:
5 · Anwendung (Application)
HTTP, DNS, SMTP, FTP – die Sprache deiner App.
4 · Transport
TCP (zuverlässig) oder UDP (schnell). Ports.
3 · Netzwerk (Internet)
IP-Routing: wer wohnt wo? Welcher Pfad?
2 · Datenverbindung (Link)
Ethernet, WiFi, MAC-Adressen.
1 · Physisch (Physical)
Kabel, Funkwellen, Lichtimpulse.
Analogie: ein Brief im Briefumschlag im Postauto
Du schreibst einen Brief (Schicht 5: HTTP-Anfrage). Du steckst ihn in einen Umschlag mit Adresse (Schicht 4: TCP-Header mit Port). Der Postler steckt den Umschlag in einen Sack mit „nach Zürich" drauf (Schicht 3: IP-Routing). Der Sack kommt in einen LKW (Schicht 2: Ethernet). Der LKW fährt auf der Autobahn (Schicht 1: Asphalt = Kabel). Beim Empfänger wird alles in umgekehrter Reihenfolge ausgepackt.
02Was steht in einem Paket?
Ein Paket = Header (Briefumschlag-Info) + Payload (eigentliche Daten).
Jedes Paket bekommt beim „Runtersinken" durch die Schichten weitere Header drangesetzt. So sieht ein typisches HTTPS-Paket aus:
Wichtige Felder im IP-Header
| Feld | Was es bedeutet |
|---|---|
| src ip | Wer schickt das Paket? (deine öffentliche IP) |
| dst ip | An wen geht's? (Server-IP) |
| ttl | Time To Live – wie viele Router-Hops das Paket noch überlebt (gegen Endlos-Schleifen) |
| protocol | Was kommt drüber? 6 = TCP, 17 = UDP |
| checksum | Quersumme – stimmt sie nicht, ist das Paket korrupt |
03Der TCP-Handshake – Hallo, ich bin's
Bevor TCP Daten schickt, müssen sich Client und Server einigen: „Bereit?".
Der berühmte 3-Way-Handshake – drei Pakete, die eine Verbindung aufbauen:
SYN (Synchronize) – Client fragt
Client: „Hallo Server, ich will eine Verbindung. Hier ist meine Startnummer: 1000."
SYN-ACK – Server antwortet
Server: „Hi! Hab dein 1000 erhalten. Hier meine Startnummer: 5000. Bestätige."
ACK (Acknowledge) – Client bestätigt
Client: „Gut. Verbindung steht. Jetzt schicke ich Daten."
Was TCP für dich macht
- Reihenfolge – nummerierte Pakete werden vom Empfänger sortiert
- Bestätigung – jedes empfangene Paket bekommt ein ACK zurück
- Retransmission – kommt kein ACK in ~1s, sendet TCP das Paket nochmal
- Flow Control – schneller Sender, langsamer Empfänger? TCP regelt das Tempo
- Congestion Control – ist das Netz überlastet, drosselt TCP automatisch
04TCP vs UDP – Brief vs. Postkarte
Zwei Transportprotokolle, sehr verschiedene Charaktere.
📬 TCP – die gewissenhafte Variante
- Garantiert: alle Pakete kommen an
- Garantiert: in richtiger Reihenfolge
- Handshake, Retransmission, ACKs
- Mehr Overhead, langsamer
- Wofür: Webseiten (HTTP), Email, File-Downloads
💨 UDP – die schnelle Variante
- Keine Garantien – „fire and forget"
- Pakete können verloren gehen oder vertauscht ankommen
- Kein Handshake, kein Overhead
- Viel schneller, sehr leichtgewichtig
- Wofür: Voice/Video-Calls, Online-Games, DNS, Streaming
05IPs, Ports & NAT – wer ist wer?
Wie das Internet hunderte Millionen Geräte adressiert.
IP-Adressen: die Haus-Nummer
IPv4 sieht so aus: 142.250.179.78 (4 Zahlen 0-255). Es gibt nur ~4 Milliarden davon – das Internet ist „ausverkauft". IPv6 sieht so aus: 2a00:1450:400a:806::200e – davon gibt's praktisch unendlich (340 Sextillionen).
Ports: die Wohnungstür
Eine IP führt zu einem Gerät. Aber ein Gerät kann viele Services laufen lassen (Webserver, Mail, SSH...). Ports (0-65535) sind die „Wohnungstüren":
| Port | Service | Beispiel |
|---|---|---|
| 80 | HTTP | http://... |
| 443 | HTTPS | https://... |
| 22 | SSH | Remote-Login |
| 53 | DNS | Namensauflösung |
| 25 | SMTP | Email-Versand |
| 3000 | häufig Dev-Server | Node, React Dev |
NAT – warum dein Laptop „versteckt" ist
Dein Router hat eine öffentliche IP. Alle Geräte zuhause teilen sie sich über NAT (Network Address Translation). Dein Laptop hat intern z.B. 192.168.1.27, der Router „übersetzt" das nach aussen auf seine öffentliche IP und merkt sich, welche Antwort an wen geht.
192.168.x.x, 10.x.x.x, 172.16-31.x.x sind nur intern – sie funktionieren nicht im offenen Internet. Genau das macht dein Heimnetz „unsichtbar" für Aussenstehende.
🎯Key Takeaways
- Networking ist in Schichten aufgebaut – jede macht ihren Job, weiss nichts von den anderen.
- Ein Paket = Header (Adressen, Sequenz) + Payload (Daten).
- Der TCP-Handshake (SYN → SYN-ACK → ACK) baut eine zuverlässige Verbindung auf.
- TCP garantiert Reihenfolge & Vollständigkeit. UDP ist schnell, aber „lossy".
- IPv4 ist knapp, IPv6 ist die Zukunft.
- Ports erlauben mehrere Services auf einer IP. 80=HTTP, 443=HTTPS.
- NAT lässt mehrere Geräte über eine öffentliche IP ins Internet.